Evaluación y Optimización del Rendimiento de un Propulsor Monopropelente Verde a Base de Peróxido de Hidrógeno para Operaciones en Estado Estable
Autores: Kokal, Uur; Baysal, Mustafa; Emerce, Nur Ber; Yldz, Yiit; Karabeyolu, Arif; Özkol, brahim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación y Optimización del Rendimiento de un Propulsor Monopropelente Verde a Base de Peróxido de Hidrógeno para Operaciones en Estado Estable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Peróxido de hidrógeno
Htp
Propulsión en espacios verdes
Estabilidad del lecho catalítico
Optimización del rendimiento
Fiabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
El peróxido de hidrógeno (peróxido de alta prueba, HTP) surge como un candidato prometedor para aplicaciones de propulsión en el espacio verde debido a su menor toxicidad en comparación con los propulsores líquidos convencionales como la hidrazina y el tetróxido de nitrógeno. Este estudio tiene como objetivo optimizar el rendimiento y la fiabilidad de los propulsores monopropelentes de HTP, centrándose en la estabilidad del lecho catalítico, la eficiencia y la durabilidad durante operaciones prolongadas en estado estacionario. Se investigaron en este estudio parámetros clave, incluyendo la compactación del lecho catalítico, el tamaño de los gránulos, la carga del lecho y la concentración de HTP, por su impacto en el rendimiento en estado estacionario, utilizando la pérdida de presión a través del lecho catalítico como un indicador de deterioro del catalizador. Los resultados indican que una caída de presión óptima de 1-1.5 bar a través del lecho catalítico proporciona estabilidad y durabilidad óptimas. Para evaluar las características transitorias, se investigaron los efectos de la carga del lecho, la concentración de HTP y la temperatura de precalentamiento en los tiempos de respuesta del propulsor. Tras el proceso de optimización, se realizó una prueba de vida útil con un caudal de HTP de 6 kg para monitorear las variaciones de rendimiento a lo largo del tiempo. Además, se analizaron las características de despresurización del propulsor para evaluar el rendimiento en condiciones de fin de vida. Los experimentos en este estudio demuestran que los propulsores monopropelentes de HTP son candidatos viables para misiones espaciales fiables, particularmente para operaciones de larga duración como maniobras de mantenimiento de estación.
Descripción
El peróxido de hidrógeno (peróxido de alta prueba, HTP) surge como un candidato prometedor para aplicaciones de propulsión en el espacio verde debido a su menor toxicidad en comparación con los propulsores líquidos convencionales como la hidrazina y el tetróxido de nitrógeno. Este estudio tiene como objetivo optimizar el rendimiento y la fiabilidad de los propulsores monopropelentes de HTP, centrándose en la estabilidad del lecho catalítico, la eficiencia y la durabilidad durante operaciones prolongadas en estado estacionario. Se investigaron en este estudio parámetros clave, incluyendo la compactación del lecho catalítico, el tamaño de los gránulos, la carga del lecho y la concentración de HTP, por su impacto en el rendimiento en estado estacionario, utilizando la pérdida de presión a través del lecho catalítico como un indicador de deterioro del catalizador. Los resultados indican que una caída de presión óptima de 1-1.5 bar a través del lecho catalítico proporciona estabilidad y durabilidad óptimas. Para evaluar las características transitorias, se investigaron los efectos de la carga del lecho, la concentración de HTP y la temperatura de precalentamiento en los tiempos de respuesta del propulsor. Tras el proceso de optimización, se realizó una prueba de vida útil con un caudal de HTP de 6 kg para monitorear las variaciones de rendimiento a lo largo del tiempo. Además, se analizaron las características de despresurización del propulsor para evaluar el rendimiento en condiciones de fin de vida. Los experimentos en este estudio demuestran que los propulsores monopropelentes de HTP son candidatos viables para misiones espaciales fiables, particularmente para operaciones de larga duración como maniobras de mantenimiento de estación.